JP6858444B2 - 作業機械及び電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、作業機械及び電力変換装置に関する。
クレーン等の作業機械には、電動機等の電動アチュエータを駆動するためのDC−DCコンバータや、制御に利用される種々のセンサ等が用いられる。下記の特許文献1に、圧力センサを電磁シールド容器に収容することにより、外部ノイズの影響を受けにくくした作業機械が開示されている。作業機械の例として、ショベル、クレーン等が挙げられている。
特開2007−139146号公報
特許文献1に開示された作業機械では、センサに到達する外部ノイズを低減することができる。ところが、作業機械自体も電磁ノイズを発生するため、作業機械から発生する電磁ノイズが自機内や他の電子機器に与える影響(EMI)を低減することが望まれる。電磁ノイズ発生源をすべて電磁シールド容器に収容することは困難な場合がある。また、電磁シールド容器から電磁ノイズが漏洩する場合もある。
本発明の目的は、電磁ノイズの発生を低減することが可能な作業機械を提供することである。本発明の他の目的は、電磁ノイズの発生を低減することが可能な電力変換装置を提供することである。
本発明の一観点によると、
作動部と、
前記作動部を駆動する電動アクチュエータと、
電源から電流が供給され、前記電動アクチュエータに電力を供給する電気駆動部と、
前記電気駆動部の動作に起因する電磁ノイズを低減させるノイズ低減回路と
を有し、
前記電気駆動部は、入力側の電圧を変換して出力側に出力する駆動用チョッパ回路を含み、前記駆動用チョッパ回路のスイッチングに応じて、前記電源から供給される電流にリップルが生じ、
前記ノイズ低減回路は、前記駆動用チョッパ回路のスイッチング周波数域の電磁ノイズを低減させ、
前記ノイズ低減回路は、前記駆動用チョッパ回路に対して、入力側及び出力側共に並列に接続され、前記電気駆動部に入力される電流に補償電流を重畳させることにより前記電源から出力される電流のリップルを低減させる補償用チョッパ回路を含む作業機械が提供される。
本発明の他の観点によると、
駆動用チョッパ回路と、
入力側及び出力側の双方において前記駆動用チョッパ回路に並列に接続された補償用チョッパ回路と、
前記駆動用チョッパ回路及び前記補償用チョッパ回路のスイッチングを制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記駆動用チョッパ回路のスイッチングによって入力側の電流に生じるリップルを低減させるように、前記補償用チョッパ回路を、前記駆動用チョッパ回路のスイッチング周波数より高いスイッチング周波数でスイッチングする電力変換装置が提供される。
ノイズ低減回路によって電磁ノイズの発生を抑制することができる。
図1は、実施例による作業機械の概略ブロック図である。 図2A及び図2Bは、それぞれ他の実施例によるによるクレーンの概略正面図及び概略側面図である。 図3Aは、本実施例によるクレーンシステムの電力系統図であり、図3Bは、交流電源及びAC−DC変換装置の概略図である。 図4は、電力変換装置のブロック図である。 図5Aは、電力変換装置の等価回路図であり、図5Bは、リレー回路の等価回路図である。 図6は、2つの駆動用チョッパ回路及び補償用チョッパ回路の昇圧動作時におけるスイッチング動作のタイミングチャート、駆動用チョッパ回路の入力電流I1、I2の波形、及び補償電流Irの波形の一例を示すグラフである。 図7は、2つの駆動用チョッパ回路及び補償用チョッパ回路の昇圧動作時においてデューティ比が75%でスイッチングを行うときのタイミングチャート、駆動用チョッパ回路の入力電流I1、I2の波形、及び補償電流Irの波形の一例を示すグラフである。 図8は、2つの駆動用チョッパ回路及び補償用チョッパ回路の昇圧動作時においてデューティ比が75%でスイッチングを行うときのタイミングチャート、駆動用チョッパ回路の入力電流I1、I2の波形、及び補償電流Irの波形の他の例を示すグラフである。 図9Aは、さらに他の実施例による電力変換装置を用いたショベルの側面図であり、図9Bは、ショベルの油圧駆動系及び電気駆動系のブロック図である。
図1を参照して、実施例による作業機械について説明する。実施例による作業機械として、例えばクレーン、ショベル等が挙げられる。
図1は、実施例による作業機械の概略ブロック図である。電気駆動部11が、直流電源10から入力される電力を変換して電動アクチュエータ12に電力を供給する。電動アクチュエータ12は、電気駆動部11から供給される電力によって作動部13を駆動する。例えば、直流電源10は蓄電装置(二次電池等)であり、電気駆動部11は昇降圧コンバータであり、電動アクチュエータは電動機である。作業機械がガントリークレーンである場合、作動部13は、例えば門型フレーム、トロリー、巻き上げ機等である。作業機械がショベルである場合、作動部13は、例えば走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体である。
電気駆動部11が動作すると、電気駆動部11への入力電流I1にリップルが発生する。このリップルにより電磁ノイズ15が放射される。ノイズ低減回路14が、電気駆動部11から発生する電磁ノイズ15の放射を抑制する。ノイズ低減回路14は、例えば電気駆動部11への入力電流I1に補償電流Irを足し合わせることにより、直流電源10からの放電電流Iのリップルを低減させる。放電電流Iのリップルを低減させることにより、電磁ノイズ15の放射を抑制することができる。
次に、図2A〜図8を参照して、他の実施例による作業機械の例として、クレーンについて説明する。
図2A及び図2Bは、それぞれ本実施例によるによるクレーンの概略正面図及び概略側面図である。複数の柱21が桁22を支えている。柱21と桁22とによって門型フレームが構成される。柱21の下端に車輪24が取り付けられており、門型フレームがレール25に沿って走行する。図2Aの紙面に垂直な方向及び図2Bの左右方向が走行方向に相当する。門型フレームに搭載された走行用モータ33が車輪24を駆動する。
桁22にトロリー27が搭載されている。トロリー27は横行用モータ32によって駆動されることにより横行方向に移動する。図2Aの左右方向及び図2Bの紙面に垂直な方向が横行方向に相当する。走行用モータ33及び横行用モータ32は、吊り下げられた対象物を垂直方向と交差する方向に移動させる移動モータとしての役割を持つ。
トロリー27に巻き上げ機35が搭載されている。巻き上げ機35は、巻上げモータ31によって駆動されることにより、先端にフック等の吊り下げ具36が取り付けられたワイヤの巻上げ及び繰り出しを行う。
門型フレームに、交流電源40、AC−DC変換装置42、蓄電装置45、及び電力変換装置46が搭載されている。交流電源40は、エンジン40Eと発電機40Gとを含む。交流電源40は、巻上げモータ31、横行用モータ32、及び走行用モータ33に駆動用の電力を供給する。さらに、交流電源40から供給される電力によって蓄電装置45が充電される。
図3Aは、クレーンシステムの電力系統図である。交流電源40がAC−DC変換装置42を介して直流母線47に接続されている。AC−DC変換装置42は、交流電源40から供給される交流電力を、目標とする電圧の直流電力に変換して直流母線47に供給する。直流母線47の正側母線47Pと負側母線47Nとの間に平滑コンデンサ48が接続されている。
蓄電装置45が電力変換装置46を介して直流母線47に接続されている。電力変換装置46として、DC−DCコンバータ(昇降圧コンバータ)が適用される。電力変換装置46は、蓄電装置45の充放電を制御する。蓄電装置45の放電時には、電力変換装置46は蓄電装置45の出力電圧を昇圧して蓄電装置45から直流母線47に直流電力を供給する。蓄電装置45の充電時には、電力変換装置46は直流母線47の電圧を降圧して直流母線47から蓄電装置45に直流電力を供給する。巻上げモータ31、横行用モータ32、及び走行用モータ33が、それぞれインバータ37、38、39を介して直流母線47に接続されている。
制御装置50が、AC−DC変換装置42、電力変換装置46、インバータ37、38、39を制御することにより、直流母線47から巻上げモータ31、横行用モータ32、及び走行用モータ33に電力を供給する。巻上げモータ31がワイヤの繰り出し(巻下げ)動作をするときには、制御装置50がインバータ37を制御して、巻上げモータ31で発生した回生電力を直流母線47に供給する。この回生電力により蓄電装置45を充電することができる。
図3Bは、交流電源40及びAC−DC変換装置42の概略図である。交流電源40は、内燃機関等のエンジン40E及び発電機40Gを含む。エンジン40Eが発電機40Gを駆動することにより発電された交流電力がAC−DC変換装置42に供給される。
AC−DC変換装置42は、三相全波整流器42A及び電力変換装置42Bを含む。三相全波整流器42Aは、発電機40Gで発電された三相交流電力を直流電力に変換して電力変換装置42Bに供給する。電力変換装置42Bとして、DC−DCコンバータが用いられる。電力変換装置42Bは、入力された直流電力を昇圧して直流母線47に電力を供給する。なお、エンジン40E及び発電機40Gに代えて商用電源を用いてもよい。
図4は、電力変換装置46(図3A)のブロック図である。他の電力変換装置42B(図3B)の基本的な構成は、電力変換装置46の構成と同一である。
電力変換装置46は、電気駆動部11とノイズ低減回路14とを含む。電気駆動部11は、2つの駆動用チョッパ回路61を含み、ノイズ低減回路14は1つの補償用チョッパ回路65を含む。駆動用チョッパ回路61及び補償用チョッパ回路65は、それぞれ一対の入力端子及び一対の出力端子を持つ。2つの駆動用チョッパ回路61は、入力側及び出力側共に並列接続されている。さらに、補償用チョッパ回路65の入力側が駆動用チョッパ回路61の入力側に並列接続され、補償用チョッパ回路65の出力側も駆動用チョッパ回路61の出力側に並列接続されている。
並列接続された2つの駆動用チョッパ回路61の入力端子に蓄電装置45が接続され、出力端子に直流母線47が接続される。2つの駆動用チョッパ回路61に入力される電流を、それぞれI1、I2と表記し、補償用チョッパ回路65に入力される補償電流をIrと表記する。蓄電装置45の放電電流Iは、
I=I1+I2+Ir
と表すことができる。
駆動用チョッパ回路61のスイッチング動作により、入力電流I1、I2のそれぞれにリップルが発生するとともに、入力電流I1とI2とを足し合わせた合計電流I1+I2にもリップルが発生する。補償用チョッパ回路65は、合計電流I1+I2のリップルの変動を打ち消すように、合計電流I1+I2に重畳させて補償電流Irを流す。
図5Aは、電力変換装置46の等価回路図である。
駆動用チョッパ回路61の各々は、正側入力端子TIP、負側入力端子TIN、正側出力端子TOP、及び負側出力端子TONを有する。正側入力端子TIP及び負側入力端子TINが蓄電装置45に接続される。正側出力端子TOP及び負側出力端子TONが、それぞれ直流母線47の正側母線47P及び負側母線47Nに接続される。負側入力端子TIN及び負側出力端子TONは共に接地されている。
駆動用チョッパ回路61は、正側入力端子TIPからリレー回路RC、リアクトルL、及び下側スイッチング素子SNを経由して負側入力端子TINに至る電流経路、及び正側出力端子TOPから上側スイッチング素子SP、リアクトルL、及びリレー回路RCを経由して正側入力端子TIPに至る電流経路を含む。下側スイッチング素子SN及び上側スイッチング素子SPに、それぞれ下側フリーホイールダイオードDN及び上側フリーホイールダイオードDPが接続されている。
補償用チョッパ回路65の回路構成は、駆動用チョッパ回路61の回路構成と同一である。補償用チョッパ回路65に用いられている各素子の定格容量は、駆動用チョッパ回路61に用いられている各素子の定格容量と異なっていてもよい。
制御装置50が、駆動用チョッパ回路61及び補償用チョッパ回路65のリレー回路RC、上側スイッチング素子SP、及び下側スイッチング素子SNを制御する。
図5Bは、リレー回路RCの等価回路図である。リレー回路RCは、並列接続された2つの電流経路を有する。一方の電流経路にはリレーRL1が挿入されており、他方の電流経路にはリレーRL2と充電抵抗Rとの直列回路が挿入されている。リレーRL1及びリレーRL2のオンオフは、制御装置50によって制御される。
次に、図5A及び図5Bに示した電力変換装置46の基本的な動作について説明する。
直流母線47にほとんど電圧が発生していない初期状態で、制御装置50は駆動用チョッパ回路61のリレーRL2をオンにする。これにより、蓄電装置45から充電抵抗R、リアクトルL、及び上側フリーホイールダイオードDPを通して直流母線47に電流が流れる。直流母線47に発生している電圧が蓄電装置45の電圧にほぼ等しくなると、制御装置50はリレーRL1をオンにし、リレーRL2をオフにする。充電抵抗Rは突入電流を抑制する機能を持つ。
電力変換装置46は、昇圧動作及び降圧動作を行うことができる。
まず、昇圧動作について説明する。昇圧動作時には、制御装置50が下側スイッチング素子SNにパルス幅変調信号を入力することにより、下側スイッチング素子SNを周期的にオンオフさせる。下側スイッチング素子SNをオフに切り替えたときに、正側入力端子TIPの電圧がリアクトルLに発生する誘導起電力に相当する電圧分だけ昇圧され、蓄電装置45から上側フリーホイールダイオードDPを介して正側出力端子TOPに電力が供給される。
次に、降圧動作について説明する。降圧動作時には、制御装置50が上側スイッチング素子SPにパルス幅変調信号を入力することにより、上側スイッチング素子SPを周期的にオンオフさせる。正側出力端子TOPの電圧から、上側スイッチング素子SPがオンになる割合(デューティ比)に依存する電圧分だけ降圧され、直流母線47からリアクトルL、リレー回路RC、及び正側入力端子TIPを介して蓄電装置45に電力が供給される。上側スイッチング素子SPをオフに切り替えたときは、リアクトルLに発生する誘導起電力により負側入力端子TINから下側フリーホイールダイオードDNを介して正側入力端子TIPに電流が流れる。
図6は、2つの駆動用チョッパ回路61及び補償用チョッパ回路65の昇圧動作時におけるスイッチング動作のタイミングチャート、駆動用チョッパ回路61の入力電流I1、I2の波形、及び補償電流Irの波形の一例を示すグラフである。上段のグラフは、入力電流I1、I2、合計電流I1+I2、及び補償電流Irの波形を示す。2段目及び3段目のグラフは、それぞれ2つの駆動用チョッパ回路61のスイッチング動作のタイミングチャートS2、S1を示す。最下段のグラフは、補償用チョッパ回路65のスイッチング動作のタイミングチャートSrを示す。
図6では、駆動用チョッパ回路61のスイッチングのデューティ比が50%である例を示している。一方の駆動用チョッパ回路61のスイッチングの位相が、他方の駆動用チョッパ回路61のスイッチングの位相より180°遅れている。補償用チョッパ回路65は常時オフにされている。
タイミングチャートS1に従ってスイッチングされている駆動用チョッパ回路61がオンになっている期間、その駆動用チョッパ回路61の入力電流I1が上昇し、オフなっている期間、入力電流I1が下降する。入力電流I1の変動は線型近似することができる。タイミングチャートS2に従ってスイッチングされている駆動用チョッパ回路61の入力電流I2の波形は、入力電流I1の波形の位相を180°遅らせた形状を有する。デューティ比が50%であるため、入力電流I2の波形は、入力電流I1の波形を上下反転させた形状にほぼ一致する。入力電流I1、I2に、駆動用チョッパ回路61のスイッチング周波数相当のリップルが発生する。入力電流I1とI2とを足し合わせた合計電流I1+I2はほぼ一定の値になり、リップルはほとんど消滅する。
図6に示したように、デューティ比が50%の条件で2つの駆動用チョッパ回路61を駆動する場合には、蓄電装置45の放電電流Iのリップルをほぼ消滅させることができる。ところが、デューティ比が50%以外のときには、入力電流I1とI2とを足し合わせても、リップルを消滅させることはできない。
図7は、2つの駆動用チョッパ回路61及び補償用チョッパ回路65の昇圧動作時においてデューティ比が75%でスイッチングを行うときのタイミングチャート、駆動用チョッパ回路61の入力電流I1、I2の波形、及び補償電流Irの波形の一例を示すグラフである。上段のグラフは、入力電流I1、I2、合計電流I1+I2、補償電流Ir、及び放電電流I=I1+I2+Irの波形を示す。2段目及び3段目のグラフは、それぞれ2つの駆動用チョッパ回路61のスイッチング動作のタイミングチャートS2、S1を示す。最下段のグラフは、補償用チョッパ回路65のスイッチング動作のタイミングチャートSrを示す。一方の駆動用チョッパ回路61のスイッチングの位相が、他方の駆動用チョッパ回路61のスイッチングの位相より180°遅れている。
駆動用チョッパ回路61のスイッチングのデューティ比が75%であるため、入力電流I1とI2とを足し合わせた合計電流I1+I2が一定値にならず、駆動用チョッパ回路61のスイッチング周波数の2倍の周波数のリップルが発生する。
制御装置50は、合計電流I1+I2のリップルが低減するように、駆動用チョッパ回路61のスイッチングと同期させて補償用チョッパ回路65のスイッチングを行う。例えば、制御装置50は、合計電流I1+I2が増加している期間T1においては、補償電流Irが全体として減少するように補償用チョッパ回路65を制御し、合計電流I1+I2が減少している期間T2においては、補償電流Irが全体として増加するように補償用チョッパ回路65を制御する。ここで、「全体として減少」とは、合計電流I1+I2のリップルの基本周波数に等しい補償電流Irの周波数成分が、着目する期間内において減少することを意味する。同様に、「全体として増加」とは、合計電流I1+I2のリップルの基本周波数に等しい補償電流Irの周波数成分が、着目する期間内において増加することを意味する。
補償電流Irの増加及び減少の制御は、補償用チョッパ回路65のスイッチング動作のデューティ比を調整することにより行うことができる。例えば、補償用チョッパ回路65のスイッチング動作のデューティ比を小さくすると、補償電流Irは減少する傾向が強くなり、デューティ比を大きくすると、補償電流Irは増加する傾向が強くなる。
補償電流Irが、合計電流I1+I2に生じているリップルを打ち消す方向に流れるため、合計電流I1+I2に補償電流Irを加えた放電電流I=I1+I2+Irに現れるリップルは、合計電流I1+I2に現れるリップルより小さくなる。
図7では、合計電流I1+I2のリップルの1周期の間に、補償用チョッパ回路65のスイッチングを3回行った例を示している。このとき、補償用チョッパ回路65のスイッチング周波数は、駆動用チョッパ回路61のスイッチング周波数の6倍になる。
次に、図2A〜図7に示した実施例の優れた効果について説明する。
本実施例では、補償用チョッパ回路65が、駆動用チョッパ回路61に入力される合計電流I1+I2に発生するリップルを打ち消す方向の補償電流Irを流すため、蓄電装置45の放電電流Iのリップルを低減させることができる。これにより、リップルに起因する電磁ノイズの発生を抑制することができる。なお、放電電流Iに補償用チョッパ回路65のスイッチング周波数域の小さなリップルが発生する場合があるため、特定の周波数域では電磁ノイズが増加することもあり得るが、放電電流Iのリップルが合計電流I1+I2のリップルより小さくなっているため、駆動用チョッパ回路61のスイッチング周波数域を含む周波数域においては、電磁ノイズが低減される。
図7では、駆動用チョッパ回路61のスイッチング動作のデューティ比が75%である例を示したが、駆動用チョッパ回路61がその他のデューティ比でスイッチングされている場合でも、補償用チョッパ回路65のスイッチング周波数及びスイッチング動作のデューティ比を調整することにより、リップルを低減させることができる。
補償用チョッパ回路65の正側入力端子TIP及び負側入力端子TINに与えられる電圧は、駆動用チョッパ回路61の正側入力端子TIP及び負側入力端子TINに与えられる電圧と同一である。このため、補償電流Irを生成するための専用の電圧を発生する電源を設ける必要がない。
補償用チョッパ回路65で生成する補償電流Irは、駆動用チョッパ回路61の入力電流I1、I2に発生するリップルを打ち消すのに十分な大きさであればよい。補償電流Irの最大値は、駆動用チョッパ回路61の各々の入力電流の最大値よりも小さくすることができる。従って、補償用チョッパ回路65に用いられるリアクトルL、上側スイッチング素子SP、下側スイッチング素子SN、上側フリーホイールダイオードDP、及び下側フリーホイールダイオードDNとして、駆動用チョッパ回路61に用いられるこれらの素子よりも小さい容量のものを用いることができる。例えば、補償用チョッパ回路65に用いられているリアクトルLとして、駆動用チョッパ回路61に用いられているリアクトルLよりも小さな定格容量のものを用いることができる。
補償用チョッパ回路65に用いられる素子の容量を小さくすることができるため、補償用チョッパ回路65のスイッチング周波数を駆動用チョッパ回路61のスイッチング周波数より高くしても、補償用チョッパ回路65で発生する損失を抑制することができる。例えば、補償用チョッパ回路65に用いられているリアクトルLとして定格容量の小さなものを用いると、高周波数域における銅損及び鉄損の増大を抑制することができる。
上記実施例では、駆動用チョッパ回路61を並列に接続する個数を2個としたが、駆動用チョッパ回路61は1個でもよいし、3個以上としてもよい。駆動用チョッパ回路61の個数が3個以上である場合、複数の駆動用チョッパ回路61のスイッチング動作の位相を、均等にシフトさせることが好ましい。具体的には、駆動用チョッパ回路61の個数をNで表したとき、複数の駆動用チョッパ回路61のスイッチング動作の位相を、360°/Nずつシフトさせればよい。
制御装置50は、駆動用チョッパ回路61のスイッチング周波数よりも高いスイッチング周波数で補償用チョッパ回路65のスイッチングを行うことが好ましい。駆動用チョッパ回路61が複数個並列に接続されている場合には、制御装置50は、補償用チョッパ回路65のスイッチング周波数を、駆動用チョッパ回路61のスイッチング周波数に、駆動用チョッパ回路61の個数を乗じた値、またはその値の整数倍とすることが好ましい。
上記実施例では、蓄電装置45からの放電電流Iに発生するリップルを低減することができるため、電磁ノイズの放射の低減に加えて、蓄電装置45の長寿命化を図ることができる。
上記実施例において図6、図7を参照して電力変換装置46の昇圧動作について説明したが、電力変換装置46が降圧動作をするとき、すなわち蓄電装置45に充電電流が流れるときも、同様に充電電流のリップルを小さくすることができる。その結果、電磁ノイズの発生、例えば電磁ノイズの放射及び伝導を低減させることができる。
次に、図8を参照して、上記実施例の変形例について説明する。
図8は、2つの駆動用チョッパ回路及び補償用チョッパ回路の昇圧動作時においてデューティ比が75%でスイッチングを行うときのタイミングチャート、駆動用チョッパ回路の入力電流I1、I2の波形、及び補償電流Irの波形の他の例を示すグラフである。
図8に示した変形例では、図7に示した例に比べて、より補償用チョッパ回路65のスイッチング周波数を高くしている。このため、補償電流Irの増加減少の傾向を細かく調整し、補償電流Irの波形を、合計電流I1+I2の波形を上下反転させた形状に近づけることができる。その結果、放電電流I=I1+I2+Irに発生するリップルを、より小さくすることができる。例えば、補償用チョッパ回路65のスイッチング周波数を、駆動用チョッパ回路61のスイッチング周波数の5倍以上とすることが好ましい。
次に、図9A及び図9Bを参照して、さらに他の実施例について説明する。本実施例では、作業機械の例としてショベルが例示される。
図9Aは、本実施例による電力変換装置を用いたショベルの側面図である。下部走行体100に対して旋回可能に上部旋回体101が搭載されている。上部旋回体101にアタッチメント110が取り付けられている。アタッチメント110は、上部旋回体101に取り付けられたブーム112、ブーム112の先端に取り付けられたアーム113、及びアーム113の先端に取り付けられたバケット114を含む。ブームシリンダ115がブーム112を起伏させる。アームシリンダ116がアーム113を開閉させる。バケットシリンダ117がバケットを開閉させる。
図9Bは、ショベルの油圧駆動系及び電気駆動系のブロック図である。エンジン120、電動発電機122、及び油圧ポンプ123がトルクコンバータ121を介して相互に接続されている。油圧ポンプ123から油圧負荷124に動力が供給される。油圧負荷124には、例えば、ブームシリンダ115、アームシリンダ116、バケットシリンダ117(図9A)、及び下部走行体100のクローラを駆動する油圧モータ等が含まれる。
電動発電機122で発電された電力が電力変換装置130を介して直流母線131に供給される。直流母線131に平滑コンデンサ132が接続されている。電力変換装置130には、三相交流電力と直流電力との変換を行う双方向インバータが用いられる。
直流母線131に電力変換装置136を介して蓄電装置135が接続されている。さらに、直流母線131にインバータ141を介して旋回モータ140が接続されている。旋回モータ140は下部走行体100に対して上部旋回体101を旋回させる。電力変換装置136の構成は、図4に示した実施例の電力変換装置46の構成と同一である。
電動発電機122は、アシスト運転と発電運転との両方を行うことができる。電動発電機122が発電運転されるときは、エンジン120からトルクコンバータ121を介して電動発電機122に動力が伝達される。電動発電機122がアシスト運転されるときは、蓄電装置135から電力変換装置136、直流母線131、電力変換装置130を介して電動発電機122に電力が供給される。電動発電機122が動力を発生することにより、エンジン120をアシストする。
インバータ141は、直流母線131から旋回モータ140に電力を供給して旋回モータ140を駆動する。旋回モータ140が回生動作をするときには、旋回モータ140で発生した回生電力を直流母線131に供給する。この改正電力により蓄電装置135が充電される。
本実施例において、蓄電装置135の充放電電流のリップルを小さくし、電磁ノイズの発生、例えば電磁ノイズの放射及び伝導を低減することができるとともに、蓄電装置135の長寿命化を図ることができる。
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
10 直流電源
11 電気駆動部
12 電動アクチュエータ
13 作動部
14 ノイズ低減回路
15 電磁ノイズ
21 柱
22 桁
24 車輪
25 レール
27 トロリー
31 巻上げモータ
32 横行用モータ
33 走行用モータ
35 巻き上げ機
36 吊り下げ具
37、38、39 インバータ
40 交流電源
40E エンジン
40G 発電機
42 AC−DC変換装置
42A 三相全波整流器
42B 電力変換装置
45 蓄電装置
46 電力変換装置
47 直流母線
47P 正側母線
47N 負側母線
48 平滑コンデンサ
50 制御装置
61 駆動用チョッパ回路
65 補償用チョッパ回路
100 下部走行体
101 上部旋回体
110 アタッチメント
112 ブーム
113 アーム
114 バケット
115 ブームシリンダ
116 アームシリンダ
117 バケットシリンダ
120 エンジン
121 トルクコンバータ
122 電動発電機
123 油圧ポンプ
124 油圧負荷
130 電力変換装置
131 直流母線
132 平滑コンデンサ
135 蓄電装置
136 電力変換装置
140 旋回モータ
141 インバータ
TIP 正側入力端子
TIN 負側入力端子
TOP 正側出力端子
TON 負側出力端子
RC リレー回路
L リアクトル
SP 上側スイッチング素子
SN 下側スイッチング素子
DP 上側フリーホイールダイオード
DN 下側フリーホイールダイオード
RL1、RL2 リレー
R 充電抵抗

Claims (8)

  1. 作動部と、
    前記作動部を駆動する電動アクチュエータと、
    電源から電流が供給され、前記電動アクチュエータに電力を供給する電気駆動部と、
    前記電気駆動部の動作に起因する電磁ノイズを低減させるノイズ低減回路と
    を有し、
    前記電気駆動部は、入力側の電圧を変換して出力側に出力する駆動用チョッパ回路を含み、前記駆動用チョッパ回路のスイッチングに応じて、前記電源から供給される電流にリップルが生じ、
    前記ノイズ低減回路は、前記駆動用チョッパ回路のスイッチング周波数域の電磁ノイズを低減させ、
    前記ノイズ低減回路は、前記駆動用チョッパ回路に対して、入力側及び出力側共に並列に接続され、前記電気駆動部に入力される電流に補償電流を重畳させることにより前記電源から出力される電流のリップルを低減させる補償用チョッパ回路を含む作業機械。
  2. 前記ノイズ低減回路は、前記電源から前記電気駆動部への入力電流のリップルの変動を打ち消すように前記補償電流を流す請求項1に記載の作業機械。
  3. 前記補償用チョッパ回路に用いられているリアクトルの定格容量は、前記駆動用チョッパ回路に用いられているリアクトルの定格容量より小さい請求項1または2に記載の作業機械。
  4. さらに、前記駆動用チョッパ回路及び前記補償用チョッパ回路のスイッチングの制御を行う制御装置を有し、
    前記制御装置は、前記電源から出力される電流のリップルが低減するように、前記駆動用チョッパ回路のスイッチングと同期させて前記補償用チョッパ回路のスイッチングを行う請求項1乃至3のいずれか1項に記載の作業機械。
  5. 前記制御装置は、前記駆動用チョッパ回路のスイッチング周波数よりも高いスイッチング周波数で前記補償用チョッパ回路のスイッチングを行う請求項4に記載の作業機械。
  6. 前記制御装置は、前記電気駆動部への入力電流の変動に応じて、前記補償用チョッパ回路のスイッチングのデューティ比を変化させることにより、前記電源から出力される電流のリップルを低減させる請求項5に記載の作業機械。
  7. 前記電気駆動部は、入力側及び出力側共に並列接続された複数の前記駆動用チョッパ回路を含み、
    前記制御装置は、前記補償用チョッパ回路のスイッチング周波数を、前記駆動用チョッパ回路のスイッチング周波数に、前記駆動用チョッパ回路の個数を乗じた値、またはその値の整数倍とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の作業機械。
  8. 駆動用チョッパ回路と、
    入力側及び出力側の双方において前記駆動用チョッパ回路に並列に接続された補償用チョッパ回路と、
    前記駆動用チョッパ回路及び前記補償用チョッパ回路のスイッチングを制御する制御装置と
    を有し、
    前記制御装置は、前記駆動用チョッパ回路のスイッチングによって入力側の電流に生じるリップルを低減させるように、前記補償用チョッパ回路を、前記駆動用チョッパ回路のスイッチング周波数より高いスイッチング周波数でスイッチングする電力変換装置。
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